Лекции по "Информатике"
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 31 Мая 2013 в 06:58, курс лекций
Описание работы
В данной работе изложены 5 лекций.
Файлы: 9 файлов
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
1
УГАТУ
Кафедра
информатики
ЛЕКЦИИ ПО ИНФОРМАТИКЕ
Составители:
доценты Кафедры Информатика
Карчевская Маргарита Петровна
Рамбургер Ольга Леонардовна
Для студентов факультетов АП, АТС
групп МХ, ММ, СМ, ФМ, АТП, ТМ, ВТ
УГАТУ
Кафедра
информатики
Пакеты прикладных программ (ППП)
ППП – это комплекс взаимосвязанных программ для
решения задач определенного класса конкретной
предметной области.
ППП общего назначения ориентированы на широкий круг
пользователей в различных проблемных областях:
• Текстовые редакторы (MS Word, WordPad).
• Электронные таблицы (Excel, Lotus).
• Издательские системы (PageMaker, Quark).
• Графические системы (CorelDraw, Adobe PhotoShop).
• СУБД (Access, Paradox).
• Интегрированные системы (MS Office, Works).
• Математические пакеты (MathCad, SciLab, Maple)
УГАТУ
Кафедра
информатики
Пакеты прикладных программ (ППП)
ППП специального (целевого) назначения предназначены для
специалистов в некоторой предметной области.
• Авторские системы представляют интегрированную среду с заданной
интерфейсной оболочкой, которую пользователь может наполнить
информационным содержанием своей предметной области.
• Экспертные системы – это программы, которые ведут себя подобно
эксперту в некоторой узкой прикладной области, решают задачи с
неопределенностью и неполными исходными данными, умеют
объяснять свое поведение и свое решение, изменчивы в процессе
самообучения.
• Гипертекстовые системы предназначены для обработки
гипертекстовой информации, получили распространение в сетевых и
Интернет-технологиях.
• Системы мультимедиа предназначены для взаимодействия
визуальных и аудио-эффектов под управлением интерактивного
программного обеспечения.
УГАТУ
Кафедра
информатики
Пакеты прикладных программ (ППП)
ППП профессионального уровня. Каждая прикладная программа этой
группы ориентируется на достаточно узкую предметную область, но
проникает в нее максимально глубоко.
• АСНИ – автоматизированные системы научных исследований, каждая
из которых привязана к определенной области науки.
• САПР – системы автоматизированного проектирования, каждая также
работает в узкой области.
• АСУ – автоматизированные системы управления.
Предложенная классификация ППП не только условна, но имеет
пересечения: каждую конкретную экспертную систему, например,
можно отнести к ППП профессионального уровня.
УГАТУ
Кафедра
информатики
Обработка текстовых данных
При подготовке текстовых документов на компьютере используются три
основные группы операций:
• ввода – позволяют перевести исходный текст из его внешней формы в
электронный вид, т.е. в файл, хранящийся на компьютере.
• редактирования (правки) – позволяют изменить уже существующий
электронный документ .
• форматирования – задают оформление документа
Существуют два вида программ работы с текстом:
• только для ввода и редактирования текста (Блокнот),
• ввода, редактирования и форматирования текста (WordPad, Word).
Некоторые форматы текстовых файлов:
( *.txt) – сохраняет текст без форматирования;
( *.rtf) – универсальный формат, который сохраняет все форматирование;
(* .doc) – формат текстовых документов Word;
( .wps) – формат текстовых документов Works
( .htm, .html) – формат хранения Web-страниц.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
6
УГАТУ
Кафедра
информатики
Обработка текстовых данных
Одной из задач информатики является разработка и внедрение средств
и методов использования вычислительной техники для перевода
документооборота из бумажной формы в электронную.
Основным методом такого перевода является сканирование –
технологический процесс, в результате которого создается графический
образ.
Документ после сканирования превращается в набор точек (пикселей),
который специальными программами, построенными на сложных
алгоритмах распознавания образов, преобразуется в текстовый документ.
Наиболее широко известны и распространены программы
отечественных производителей FineReader и CuneiForm.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
7
УГАТУ
Кафедра
информатики
Распознавание текстов
Программа FineReader:
• Работает с разными моделями сканеров.
• Позволяет объединять сканирование и распознавание в одну
операцию, работать с пакетами документов (многостраничными
документами) и с бланками.
• Позволяет редактировать распознанный текст и проверять его
орфографию.
• Обучается неизвестным ей шрифтам и учитывает дефекты
начертания букв.
• Сохраняет оформление документа, запоминая расположение
текста в колонках, таблицы, рисунки и шрифтовое оформление
бумажного оригинала.
• Распознает табличные данные и сохраняет их в формате
электронных таблиц.
• Экспортирует результат напрямую в MS Word или Excel.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
8
УГАТУ
Кафедра
информатики
Перевод текстов
Программные средства автоматического перевода текстов с одного
языка на другой можно условно разбить на две основные категории:
• Компьютерные словари. Выполняют автоматический перевод
отдельных слов (Lingvo).
• Программы-переводчики. Выполняют автоматический перевод
связного текста (Socrat, Promt ).
Программа Promt:
• Работает с документами в различных форматах, допускает
немедленное редактирование и оригинала и перевода и может
сохранить в нужном виде как оригинал, так и перевод.
• Включает большой набор универсальных и специализированных
словарей.
• Позволяет указать правила работы с именами собственными и
другими словами, не требующими перевода.
• Имеет отдельные приложения, позволяющие пакетный перевод
файлов.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
9
УГАТУ
Кафедра
информатики
Работа с гипертекстовыми документами
Гипертекстовый документ представляет собой документ, в котором
содержатся ссылки на другие документы. При щелчке на ссылке
осуществляется переход к другому документу.
Жесткого форматирования такого документа не бывает, автор лишь
использует специальные коды (теги), с помощью которых указывает, как
бы он хотел представить свой документ на экране.
Коды определяются спецификацией языка HTML (HyperText Markup
Language – язык разметки гипертекста), который предназначен не для
форматирования документа, а для его функциональной разметки.
Программа отображения документа – броузер (Internet Explorer, Netscаре
Navigator, Opera) выбирает свой способ представления документа по этим
специальным кодам
HTML позволяет создавать Web-документы вручную, при помощи обычного
текстового редактора. Есть и специальные средства автоматического создания
Web-документов – редакторы HTML (пакет программ Microsoft FrontPage).
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
10
УГАТУ
Кафедра
информатики
Обработка числовых данных
Самая распространенная и мощная информационная
технология для профессиональной работы с числовыми
данными – электронная таблица (ЭТ). Для управления
электронной таблицей созданы специальные программные
продукты – табличные процессоры (Lotus, Excel).
Электронная таблица – компьютерный эквивалент
обычной таблицы, в клетках (ячейках) которой записаны
данные различных типов: тексты, даты, формулы, числа.
Главное достоинство электронной таблицы – это
возможность мгновенного пересчета всех данных,
связанных формульными зависимостями при изменении
значения любого операнда.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
11
УГАТУ
Кафедра
информатики
Основные понятия ЭТ
Строки, столбцы, ячейки и их адреса. Рабочая область
электронной таблицы состоит из строк и столбцов, имеющих свои
имена.
Имена строк – это их номера.
Имена столбцов – это буквы латинского алфавита сначала от А
до Z, затем от АА до AZ, ВА до BZ и т. д.
Пересечение строки и столбца образует ячейку таблицы,
имеющую свой уникальный адрес (А2, С4).
Блок (диапазон) ячеек, также имеет свой уникальный адрес.
Блоком может быть строка (1) или часть строки (А1 : D1), столбец
(B) или часть столбца (B5 : B20), а также прямоугольник,
состоящий из нескольких строк и столбцов или их частей (D2 : F6).
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
12
УГАТУ
Кафедра
информатики
Основные понятия ЭТ
Относительная ссылка – это изменяющийся при
копировании и перемещении формулы адрес ячейки.
A5, B2:B7, C2:E6.
Абсолютная ссылка — это не изменяющийся при
копировании и перемещении формулы адрес ячейки.
Абсолютная ссылка указывается символом « $ ».
Полные абсолютные ссылки – $В$5; $D$12;
Частичная абсолютная ссылка указывается, если при
копировании и перемещении не меняется номер строки
или наименование столбца
В$5, DS12
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
13
УГАТУ
Кафедра
информатики
Основные понятия ЭТ
Правило относительной ориентации клетки. Ссылки на
ячейки в формулах указывают на месторасположение
ячеек с операндами относительно ячейки с формулой.
Ссылка А1 указывает на клетку, которая смещена
относительно клетки С2 на одну клетку вверх и на две
клетки влево; ссылка В4 указывает на клетку, которая
смещена относительно клетки С2 на две клетки вниз и
одну клетку влево.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
14
УГАТУ
Кафедра
информатики
Основные понятия ЭТ
До
После
Автоматическое изменение ссылок после копирования формулы,
содержащейся в ячейке A3, при использовании относительных,
полностью абсолютных и частично абсолютных ссылок.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
15
УГАТУ
Кафедра
информатики
Основные понятия ЭТ
Автоматическое изменение ссылок после копирования
формулы
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
16
УГАТУ
Кафедра
информатики
Основные понятия ЭТ
До
После
После перемещения относительное расположение клеток, содержащих
перемещенную формулу и исходные данные (заданные относительными
адресами), сохраняется таким же, как в формуле-оригинале.
После перемещения ячейки A3 в ячейку СЗ формула не изменилась
После перемещения содержимого трех ячеек Al, A2 и A3 формула изменилась
После перемещения содержимое ячейки A3 не изменяется, но изменяется
содержимое зависимой ячейки В1
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
17
УГАТУ
Кафедра
информатики
Математические пакеты
В настоящее время для научно-технических расчетов на компьютерах
все чаще и чаще используется не традиционные языки
программирования и не электронные таблицы, а специальные
математические программы типа Reduce, Eureka и такие мощные
математические пакеты для персональных компьютеров как Derive,
Mathematica, Maple, MathCAD, MatLab.
Бесплатные с открытым кодом Scilab, Maxima и др.
Универсальные математические пакеты предназначены для
проведения разнообразных математических вычислений –
аналитических (символьных) или приближенных (численных).
Помимо универсальных, говорят о специализированных
математических пакетах, которые предназначены для решения
математических задач вполне определенного круга. Например,
статистические пакеты решают задачи анализа данных методами
математической статистики.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
18
УГАТУ
Кафедра
информатики
Математические пакеты
Все математические пакеты позволяют выполнять
арифметические и логические операции, производить
вычисление алгебраических, тригонометрических
функций и им обратных; выполнять статистические и
финансово-экономические операции.
Действия могут выполняться над числами произвольной
разрядности и в различных системах счисления (от 2 до
36), с действительными и комплексными числами.
Имеется обширный набор средств для работы с матрицами.
Полученные при вычислении результаты в математических
пакетах могут интерпретироваться в графическом виде.
Современные математические пакеты содержат
встроенные средства вычерчивания плоских и
трехмерных графиков.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
19
УГАТУ
Кафедра
информатики
MathCad
MathCad является математическим пакетом, позволяющим проводить
разнообразные научные и инженерные расчеты, начиная от
элементарной арифметики и заканчивая сложными реализациями
численных методов.
В состав MathCad входят несколько интегрированных между собой
компонентов:
- Мощный текстовый редактор, позволяющий вводить, редактировать и
форматировать как текст, так и математические выражения.
- Вычислительный процессор, умеющий проводить расчеты по
введенным формулам, используя встроенные численные методы.
- Символьный процессор, позволяющий проводить аналитические
вычисления и являющийся, фактически, системой искусственного
интеллекта;
- Огромное хранилище справочной информации, как математической,
так и инженерной, оформленной в качестве интерактивной
электронной книги.
Сочетание этих компонентов создает удобную вычислительную среду для
разнообразных математических расчетов и, одновременно,
документирования результатов работы.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
20
УГАТУ
Кафедра
информатики
Примеры записи текстовых и
формульных блоков в MathCad
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
21
УГАТУ
Кафедра
информатики
Использование дискретных
переменных в MathCad
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
22
УГАТУ
Кафедра
информатики
Построение графиков в MathCad
Графики функции
в прямоугольной и полярной системах координат
x
e
y
x
+
=sin
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
23
УГАТУ
Кафедра
информатики
Символьные вычисления в MathCad
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
24
УГАТУ
Кафедра
информатики
Помощь в MathCad (интерактивная электронная книга)
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
25
УГАТУ
Кафедра
информатики
MATLAB
MATLAB - это высокопроизводительный язык для технических
расчетов. Он включает в себя вычисления, визуализацию и
программирование в удобной среде, в которой задачи и решения
выражаются в форме, близкой к математической. Типичное
использование MATLAB:
• математические вычисления;
• создание алгоритмов;
• моделирование;
• анализ данных, исследования и визуализация;
• научная и инженерная графика;
• разработка приложений, включая создание графического
интерфейса.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
26
УГАТУ
Кафедра
информатики
MATLAB
MATLAB означает матричная лаборатория (matrix laboratory), в которой
основным элементом данных является массив.
В MatLab реализованы классические численные алгоритмы решения
уравнений, задач линейной алгебры, нахождения значений
определенных интегралов, интерполяции, решения
дифференцальных уравнений и систем.
MatLab обладает хорошо развитыми возможностями визуализации
двумерных и трехмерных данных.
В MATLAB важная роль отводится специализированным группам
программ, называемых toolboxes.
Toolboxes - это всесторонняя коллекция функций MATLAB
(М-файлов), которые позволяют решать частные классы задач.
Toolboxes применяются для обработки сигналов, систем контроля,
нейронных сетей, нечеткой логики, моделирования и т.д.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
27
УГАТУ
Кафедра
информатики
Построение графика функции в Matlab
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
28
УГАТУ
Кафедра
информатики
Scilab
Scilab - это система компьютерной математики, которая предназначена
для выполнения инженерных и научных вычислений, таких как:
• решение нелинейных уравнений и систем;
• решение задач линейной алгебры;
• решение задач оптимизации;
• дифференцирование и интегрирование;
• задач обработки экспериментальных данных(интерполяция и
аппроксимация, метод наименьших квадратов)
• решение обыкновенных дифференциальных уравнений и систем.
Кроме того Scilab предоставляет широкие возможности по созданию
и редактированию различных видов графиков и поверхностей.
Система Scilab содержит большое количество встроенных команд,
операторов и функций.
Пользователь сам может создать новую команду или функцию. К тому
же, система имеет достаточно мощный язык программирования
высокого уровня.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
29
УГАТУ
Кафедра
информатики
Построение графика функции в Scilab
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
30
УГАТУ
Кафедра
информатики
Работа в системе
компьютерной
математики
Maxima
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
31
УГАТУ
Кафедра
информатики
Обработка графических данных
Они отличаются принципами формирования изображения
при отображении на экране монитора или при печати на
бумаге.
Основные виды компьютерной графики:
• растровая,
• векторная
• фрактальная
Основные параметры компьютерного изображения:
• физический размер
• разрешение.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
32
УГАТУ
Кафедра
информатики
Обработка графических данных
Разрешение экрана – это свойство компьютерной системы (зависит от
монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек
Windows), измеряется в пикселах и определяет размер изображения,
которое может поместиться на экране целиком.
В компьютерной графике различают:
• разрешение экрана,
• разрешение печатающего устройства,
• разрешение изображения.
Разрешение принтера – это свойство принтера, выражающее количество
отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной
длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет
размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество
изображения при заданном размере.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
33
УГАТУ
Кафедра
информатики
Обработка графических данных
Разрешение изображения – это свойство самого изображения. Оно тоже
измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в
графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения
изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с
другим свойством изображения – его физическим размером.
Физический размер изображения может измеряться как в пикселах, так
и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается
при создании изображения и хранится вместе с файлом.
Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и
высоту задают в пикселах, чтобы знать, какую часть экрана оно
занимает.
Если изображение готовят для печати, то его размер задают в
единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
34
УГАТУ
Кафедра
информатики
Растровая графика
Основным элементом растрового изображения является
точка (на бумаге) или пиксел (на экране).
В зависимости от того, на какое графическое разрешение
экрана настроена ОС компьютера, на экране могут
размещаться изображения, имеющие 640x480, 800x600,
1024x768 и более пикселов.
С размером изображения связано его разрешение. Этот
параметр измеряется в точках на дюйм (dots per inch – dpi).
При работе монитора в режиме 800x600 пикселов
разрешение экранного изображения равно 72 dpi.
При печати разрешение должно быть выше.
Полиграфическая печать полноцветного изображения
требует разрешения 200-300 dpi.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
35
УГАТУ
Кафедра
информатики
Растровая графика
Недостатки растровой графики:
1. Большие объемы данных (в файле изображения
хранятся данные о координатах и цветах каждой
точки изображения).
2. Поскольку изображение состоит из точек, то
увеличение изображения приводит к тому, что
точки становятся крупнее. Увеличение точек
растра визуально искажает иллюстрацию и
делает ее грубой. Этот эффект называется
пикселизацией.
Линии в растровой графике рассматриваются как
комбинации точек. Для каждой точки линии отводится
одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов
могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется).
Чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она
занимает.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
36
УГАТУ
Кафедра
информатики
Векторная графика
В векторной графике основным элементарным
объектом изображения является линия
(необязательно прямая). Объем памяти, занимаемый
линией, не зависит от ее размеров, поскольку линия
представляется в виде формулы.
Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из
линий. Простейшие объекты объединяются в более
сложные, например, объект четырехугольник можно
рассматривать как четыре связанные линии, а
объект куб еще более сложен: его можно
рассматривать либо как двенадцать связанных
линий, либо как шесть связанных четырехугольников.
Из-за такого подхода векторную графику называют
объектно-ориентированной графикой.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
37
УГАТУ
Кафедра
информатики
Векторная графика
Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам
относятся: форма линии, ее толщина, цвет, тип линии
(сплошная, пунктирная и т. п.).
Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя
область замкнутого контура может быть заполнена
цветом, текстурой, картой.
Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две
вершины, которые называются узлами.
Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как
выглядит вершина линии, и как две линии сопрягаются
между собой.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
38
УГАТУ
Кафедра
информатики
Векторная графика
В основе векторной графики лежат математические
представления о свойствах геометрических фигур.
Точка. Точка на плоскости задается двумя числами
(x, y), определяющими ее положение относительно
начала координат.
Прямая линия. Для задания прямой линии достаточно двух
параметров. Обычно график прямой линии описывается
уравнением у = kx+b. Зная параметры k и b, всегда можно
нарисовать бесконечно прямую линию в известной
системе координат.
Отрезок прямой. Для задания отрезка прямой надо знать
еще пару параметров, например координаты x1 и х2
начала и конца отрезка, поэтому для описания отрезка
прямой линии необходимы четыре параметра.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
39
УГАТУ
Кафедра
информатики
Векторная графика
Кривая второго порядка (параболы, гиперболы, эллипсы, окружности, …)
Прямые линии – это частный случай кривых второго порядка.
Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба.
Формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так:
0
5
4
3
2
1
1
2
=
+
+
+
+
A
y
A
x
A
xy
A
y
A
x
Для описания бесконечной кривой второго порядка достаточно пяти параметров. Для
записи отрезка кривой второго порядка необходимо на два параметра больше.
Кривая третьего порядка. Эти кривые могут иметь точку перегиба, что
хорошо соответствуют, например, линиям изгиба человеческого тела,
поэтому в качестве основных объектов векторной графики используют
именно такие линии. Все прямые и кривые второго порядка (например,
окружности или эллипсы) являются частными случаями кривых третьего
порядка.
В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так:
Видно, что для записи кривой третьего порядка достаточно девяти параметров. Для
задания отрезка кривой третьего порядка надо иметь на два параметра больше.
0
9
8
7
6
2
5
1
4
2
3
2
2
3
1
3
=
+
+
+
+
+
+
+
+
A
y
A
x
A
xy
A
y
A
x
A
xy
A
y
x
A
y
A
x
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
40
УГАТУ
Кафедра
информатики
Векторная графика
На практике средства векторной графики используют не для
создания художественных композиций, а для оформительских,
чертежных и проектно-конструкторских работ.
Недостаток векторной графики – сложность создания
художественных иллюстраций
Векторная графика не имеет недостатков растровой графики:
• файлы имеют небольшой размер,
• легко решаются вопросы масштабирования (если линии задана
толщина, равная 0,15 мм, то сколько бы ни увеличивали или ни
уменьшали рисунок, эта линия все равно будет иметь только
такую толщину, так как это одно из свойств объекта, жестко за
ним закрепленное)
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
41
УГАТУ
Кафедра
информатики
Фрактальная графика
Фрактальная графика, как и векторная – вычисляемая, но
никакие объекты в памяти компьютера не хранятся.
Изображение строится по уравнению (или по системе
уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не
надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно
получить совершенно другую картину.
Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой
и неживой природы. Обычная снежинка, многократно
увеличенная, оказывается фрактальным объектом.
Способность фрактальной графики моделировать образы
живой природы вычислительным путем часто используют
для автоматической генерации необычных иллюстраций.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
42
УГАТУ
Кафедра
информатики
Фрактальная графика
Простейшим фрактальным объектом является
фрактальный треугольник.
Например, если построить обычный
равносторонний треугольник со стороной а,
затем разделить каждую из его сторон на три
отрезка.
На среднем отрезке стороны построить
равносторонний треугольник со стороной,
равной 1/3 а, а на других отрезках построить
равносторонние треугольники со стороной,
равной 1/9*a.
С полученными треугольниками повторить те же
операции. Треугольники последующих
поколений наследуют свойства своих
родительских структур. Так рождается
фрактальная фигура.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
43
УГАТУ
Кафедра
информатики
Цветовое разрешение и цветовые модели
Основные понятия, связанные с цветом
• цветовое разрешение (глубина цвета)
• цветовая модель.
Цветовое разрешение определяет максимальное количество
цветов, которые могут быть воспроизведены одновременно.
Оно зависит от количества байтов, использованных на
кодирование цвета.
Основные режимы:
• 8-разрядный (256 цветов),
• 16-разрядный (65 тыс. цветов, High Color)
• 24-разрядный (16,5 млн цветов, True Color).
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
44
УГАТУ
Кафедра
информатики
Цветовое разрешение и цветовые модели
Большинство цветовых оттенков образуется
смешением основных цветов.
Способ разделения цветового оттенка на
составляющие компоненты называется цветовой
моделью.
В компьютерной графике обычно применяют
цветовые модели:
• RGB
• CMYK
• HSB.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
45
УГАТУ
Кафедра
информатики
Цветовая модель RGB
Любой цвет считается состоящим из трех
основных компонентов: красного (Red), зеленого
(Green) и синего (Blue).
Считается, что при наложении одного компонента
на другой яркость суммарного цвета
увеличивается.
Совмещение трех компонентов дает нейтральный
цвет (серый), который при большой яркости
стремится к белому цвету.
Для подготовки экранных изображений используется аддитивная
(суммирующая) модель RGB. Он применяется всюду, где цветное
изображение рассматривается в проходящем цвете («на просвет»): в
мониторах, слайд-проекторах и т.п. Чем меньше яркость, тем темнее
оттенок.
Точка, имеющая нулевые значения компонентов (0,0,0), имеет черный
цвет. Белому цвету соответствуют максимальные значения
составляющих (255,255,255).
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
46
УГАТУ
Кафедра
информатики
Цветовая модель CMYK
Модель CMYK используют для подготовки печатных изображений,
которые видят не в проходящем, а в отраженном свете.
Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она
поглощает и меньше отражает.
Совмещение трех основных красок поглощает почти весь
падающий свет, и со стороны изображение выглядит почти
черным.
Увеличение количества краски приводит не к увеличению
визуальной яркости, а, наоборот, к ее уменьшению.
Для подготовки печатных изображений используется
субтрактивная (вычитающая) модель.
Цветовыми компонентами этой модели являются не основные
цвета, а дополнительные, которые получаются в результате
вычитания основных цветов из белого.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
47
УГАТУ
Кафедра
информатики
Цветовая модель CMYK
Существенную трудность в полиграфии
представляет черный цвет.
Теоретически его можно получить
совмещением трех основных или
дополнительных красок, но на практике
результат оказывается негодным.
Поэтому в цветовую модель CMYK добавлен
четвертый компонент – черный. Ему эта
система обязана буквой K в названии (blaсK).
ГОЛУБОЙ (Cyan) = БЕЛЫЙ – КРАСНЫЙ = ЗЕЛЕНЫЙ + СИНИЙ
ПУРПУРНЫЙ (Magenta) = БЕЛЫЙ – ЗЕЛЕНЫЙ = КРАСНЫЙ + СИНИЙ
ЖЕЛТЫЙ (Yellow) = БЕЛЫЙ – СИНИЙ = КРАСНЫЙ + ЗЕЛЕНЫЙ
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
48
УГАТУ
Кафедра
информатики
Цветовая модель HSB
Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, а
модель CMYK – для типографии, то модель HSB
наиболее удобна для человека.
В модели HSB тоже три компонента:
• оттенок цвета (Hue),
• насыщенность цвета (Saturation),
• яркость цвета (Brightness).
Регулируя эти три компонента, можно получить столь же
много произвольных цветов, как и при работе с другими
моделями.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
49
УГАТУ
Кафедра
информатики
Цветовая модель HSB
Точки на самой окружности соответствуют чистым (максимально
насыщенным) цветам.
Точка в центре соответствует нейтральному цвету минимальной
насыщенности (белый, серый или черный – это зависит от яркости).
То есть угол наклона вектора определяет оттенок, а длина вектора –
насыщенность цвета.
Яркость цвета задают на отдельной оси, нижняя точка которой имеет
минимальную яркость, а верхняя – максимальную.
Модель HSB удобно представлять в виде
цветового круга. Значение цвета выбирается
как точка на круге.
Различные оттенки располагаются по
окружности.
Красный цвет соответствует 0°, желтый – 60°,
зеленый – 120°, синий – 240° и пурпурный –
300°.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
50
УГАТУ
Кафедра
информатики
ППП графических редакторов
Большинство графических редакторов, предназначенных для
работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы на
обработку изображений. Для ввода растровых изображений в
компьютер применяют цифровые фото- и видеокамеры или
сканируют иллюстрации, фотографии
Программные средства для работы с фрактальной графикой
предназначены для автоматической генерации изображений
путем математических расчетов. Создание фрактальной
художественной композиции состоит не в рисовании или
оформлении, а в программировании. Фрактальную графику
часто используют в развлекательных программах.
Программные средства для работы с векторной графикой
предназначены в первую очередь для создания иллюстраций.
Такие средства широко используют в рекламных агентствах,
дизайнерских бюро, редакциях и издательствах.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
51
УГАТУ
Кафедра
информатики
ППП для работы с растровой графикой
Средства создания изображений. Ряд растровых
графических редакторов, например Painter и Fauve Matisse,
ориентирован непосредственно на процесс рисования. К
простейшим программам этого класса относится также
графический редактор Paint, входящий в состав
операционной системы Windows
Средства обработки изображений. Другой класс растровых
графических редакторов предназначен для обработки
готовых рисунков с целью улучшения их качества и
реализации творческих идеи. К таким программам, в
частности, относятся Adobe Photoshop, Photostyler, Picture
Publisher и другие.
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
52
УГАТУ
Кафедра
информатики
ППП для работы с растровой графикой
Форматы файлов растровой графики:
.BMP ( Windows Bitmap) имеет большой размер файлов из-
за отсутствия сжатия изображения;
.JPG (JPEG) обеспечивает хранение данных с огромной
степенью сжатия, но за счет потери части информации:
.GIF хранятся и передаются малоцветные изображения,
например рисованные иллюстрации;
.TIFF обеспечивают не только неплохую степень сжатия,
но и возможность сохранять в одном файле
дополнительную информацию в невидимых
вспомогательных слоях – каналах, используется в
полиграфии
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
53
УГАТУ
Кафедра
информатики
ППП для работы с растровой графикой
Основные технические операции при работе с растровыми
изображениями :
- управление яркостью и контрастностью изображения;
- повышение четкости изображения;
- цветовая коррекция;
- отмывка (изменение яркости отдельных фрагментов);
- растушевка (сглаживание перехода между границами
отдельных фрагментов);
- обтравка («вырезание» отдельных фрагментов из общей
композиции);
- набивка (восстановление утраченных элементов
изображения путем копирования фрагментов с
сохранившихся участков);
- монтаж (компоновка изображения из фрагментов,
скопированных из других изображений или
импортированных из других редакторов).
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
54
УГАТУ
Кафедра
информатики
Векторные редакторы применяют для создания
графических изображений высокой четкости и
точности: чертежей, схем, диаграмм, фигурных
заголовков, фирменных логотипов и стилей. С их
помощью также создают штриховые рисунки.
Работа большинства редакторов векторной графики
основана на одних и тех же принципах. Все они
оперируют одинаковыми объектами и различаются в
деталях, связанных с удобством применения и
надежностью работы системы управления.
Векторные редакторы:
• Adobe Illustrator,
• Macromedia Freehand,
• CorelDraw
ППП для работы с векторной графикой
Информатика ФАТС – 2, 3, заочники
курс 1, семестр 2, 2010 г.
55
УГАТУ
Кафедра
информатики
Информация о работе Лекции по "Информатике"